文章專區

Take Home Message
．電子紙利用外在光源反射成像，具備「護眼」與「紙感顯示」優勢。它的雙穩態特性使畫面在靜止時不需耗電，僅在更換資訊時才需能量，因此極為省電。
．目前的兩種彩色電子紙主流技術為「電泳式微杯電子墨水」與「膽固醇液晶」，分別透過電壓驅動四色墨水粒子，以及選擇性反射三色光來呈現色彩。
．透過製作色彩描述檔的方法分析顯示，現階段兩種技術色彩範圍雖大致超越報紙媒體，但仍遜於塗佈紙媒體，在色彩飽和度與對比度仍有進步空間。

電子紙（e-paper）是目前最接近紙張效果的影像顯示科技，同時它也具有護眼和省電兩大優勢。目前最被看好的兩種彩色電子紙技術有「電泳式微杯電子墨水」（Microcup® Electrophoretic Ink）與「膽固醇液晶」（cholesteric liquid crystal display, ChLCD），這兩者的色彩再現原理有什麼差別？哪一種電子紙更接近印刷品色彩品質呢？

電子紙—印刷與顯示器的巧妙融合

電子紙是目前最接近紙張效果的顯示器 ， 它同時具有（Photo by Amanz on Unsplash）「護眼」和「省電」兩大優勢，並且包含「柔軟」與「紙感顯示」的可能性。它的顯示原理接近於一般印刷品，是藉由外在光源照射在印刷紙張所產生的反射光，再進入到我們的眼睛。相較於傳統的自發光型顯示器，即使人們長時間閱讀電子紙，眼睛也較不易感到疲勞。此外，電子紙還具有雙穩態（bistability）特性，代表它在更換影像資訊時才需耗電，使得它能比傳統的自發光顯示器更為省電。可以說電子紙融合了顯示器與傳統印刷紙張的優勢，既可隨時改變顯示內容，又可擁有像紙張一般的視覺感受與閱讀體驗。

電泳式微杯電子墨水與膽固醇液晶顯示器是兩種目前最被看好的彩色電子紙技術，以下將簡單介紹。為了有效分析電子紙的色彩，我們以國際色彩聯盟（International Color Consortium, ICC）推薦的色彩紀錄方式，對彩色電子紙的色域特性進行視覺化與明暗對比度分析。

國際色彩聯盟於 1993年由 Apple、Adobe、 Microsoft等八家公司共同創立，目的在建立與推動跨平臺的開放式色彩管理系統。ICC 色彩描述檔提供各種成像裝置系統中所需要的裝置色彩數據（例如RGB訊號或CMYK訊號），與它所對應能夠精確表現顏色的 CIELAB 色彩值〔註〕。像是使用支援色彩描述檔的影像編輯軟體（例如Adobe Photoshop）與成像裝置中的色彩管理系統時，我們就可以依據特定色彩描述檔中所提供的色彩特性數據，進行色彩預覽及色彩轉換，來達到色彩表現一致性。

〔註〕CIELAB 中的「CIE」中文名稱為「國際照明委員會」（International Commission on Illumination），它是一個制定有關光學、照明和色彩科學領域相關標準文件的國際重要組織，在色彩科學與色彩工程領域中，有關色彩測量與色彩數值計算方法，多是根據 CIE 所發布的色彩度量學（Colorimetry）進行運作，CIE 總部設立於奧地利維也納，在臺灣另設有台灣照明委員會（CIE-Taiwan），總部設在工業技術研究院量測中心（新竹市）。

電泳式微杯電子墨水為元太科技（E Ink）公司所發展的電子紙技術，目前發表的最新機種分別有Gallery與 Spectra 6，兩個機種皆是在電子紙微杯中加入墨水，不過 Galley 使用的是 CMYW 四色系統（青、洋紅、黃和白）；Spectra 6 則是使用RBYW 四粒子系統（紅、藍、黃和白），利用微杯結構圈住墨水粒子，透過不同的電壓驅動墨水粒子，使得帶電的墨水粒子只能在微杯內移動，再經由演算法混色計算形成彩色顯示。

膽固醇液晶顯示器的代表廠商則為虹彩光電（IRIS Optronics），這種電子紙內部的膽固醇液晶分子就像家中的百葉窗一樣，透過電場驅動調整液晶開闔的角度以顯示圖像。膽固醇液晶顯示器使用三層膽固醇液晶堆疊而成，它的各層液晶分別能夠反射紅色、綠色、藍色此 RGB 三色光，藉由不同的電場強弱，控制液晶層內部的液晶分子發生旋轉，即使在電場關閉後，液晶分子仍可存在於穩定的顯示狀態。

圖一顯示兩種類型彩色電子紙的基本混色原理，在白光照明下，顯示白、黑、紅、綠、藍、青、洋紅、黃等八色示意圖，圖一（上）顯示膽固醇液晶顯示器（IRIS ChLCD）的混色原理，它的面板內部使用紅、綠、藍等 RGB 三色液晶層，再加上底部的黑色吸收層，透過調整液晶分子的不同旋距，達到反射不同強弱程度的綠色光、紅色光、藍色光，在畫面上達成一個一個次畫素並置混色的效果（近似加法混色，表一）。圖一（下）顯示電泳式微杯電子墨水的混色原理，在面板內部使用青、洋紅、黃、白此 CMYW 四色粒子置於微杯內，以類似於傳統平板印刷的方式，先將色料堆疊（減法混色，表一）之後，再如同印刷網點般進行並置混色（近似加法混色）。

完整記錄電子紙色彩資訊

由於彩色電子紙技術目前仍在快速發展中，如何正確紀錄與分析電子紙的色彩特性，對於研究人員、開發廠商與客戶而言，成為一件很重要的工作，我們可以採用色彩描述檔的方式來記錄並分析彩色電子紙的色彩特性。……【更多內容請閱讀科學月刊第675期】